陀螺仪有什么作用?从平衡车上的应用就可以明白

电子设计 2017-12-27 09:33 次阅读

陀螺仪是一个应用很广的器件,在很多领域都有广泛运用,今天小编陀螺仪在平衡车上的应用讲解陀螺仪的工作原理。

陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。

陀螺仪的发展史

陀螺仪器最早是用于航海导航,但随着科学技术的发展,它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪器不仅可以作为指示仪表,而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件,即可作为信号传感器。根据需要,陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行,而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中,则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。作为稳定器,陀螺仪器能使列车在单轨上行驶,能减小船舶在风浪中的摇摆,能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器,陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当广泛的,它在现代化的国防建设和国民经济建设中均占重要的地位。

陀螺仪在平衡车上的应用


平衡车之所以能这么风风火火,陀螺仪的作用不言而喻,我们骑行在车上,全凭它的感知,然后通过复杂的计算控制程序来确实各种平衡性,现在的电动独轮车里面的陀螺仪也是一个电子元器件了,而不是一个硬件设备了。
陀螺仪在电动独轮车上的原理及应用_陀螺仪是如何让电动独轮车做到稳定

陀螺仪在电动独轮车上的原理

电动独轮车内置陀螺仪传感器,利用该传感器,车载驱动电路上的CPU会以每秒200次的速度计算车身的前后平衡,如果身体重心向前倾斜,前方数值大于后方,此时CPU就会发出指令给驱动电路上的传感器,调整电机转动方向与速度,让电机向后方转动,车辆向前,反之,车辆向后,身体向前倾斜的越厉害,速度就越快;而向左和向右倾斜身体是转弯。
陀螺仪在电动独轮车上的原理及应用_陀螺仪是如何让电动独轮车做到稳定


平衡车是靠电机驱动的,采用陀螺仪与驱动电路控制保持不倒。把身体向前倾斜就可以启动。速度则是由倾斜程度来控制的,想要加速则向前倾,减速则向后倾。

陀螺仪如何让电动独轮车做到动态稳定

有能力做到自身平衡是最令人吃惊的地方,而这一点也是操作的关键所在。要想弄明白这个系统的工作原理,最好考虑一下制作这个设备的模型——人体。

如果你站起来,向前倾身而失去了平衡,但是你可能不会摔个大马趴。你的大脑知道你失去了平衡,因为你内耳中的液体移动了位置。因此,它促使你的腿向前迈,防止你摔倒。如果你的身体一直往前倾斜,你的大脑会持续让你的腿向前迈,让你保持直立姿势。结果是你没有摔倒,而是往前走了,一次走一步。

它的工作原理与此大体相同,不同的是它有轮子而不是人腿,有一个马达而不是肌肉,有一组微处理器而不是大脑,有一套复杂的倾斜传感器和陀螺传感器而不是内耳平衡系统。如同你的大脑一样,SegwayPT知道你什么时候身体向前倾斜。为了保持平衡,它以恰当的速度转动轮子,这样你就向前移动了。

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